Transcript O Campo de estudo da Química

Introdução ao Estudo da Química
Índice
O campo de estudo da Química
Como a Química evolui?
Propriedades dos Materiais
Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição
Densidade e Solubilidade
Sistemas Homogêneos e Heterogêneos
Separação de Misturas Heterogêneas I
Separação de Misturas Heterogêneas II
Separação de Misturas Heterogêneas III
Separação de Misturas Homogêneas
Polaridade de Ligações Covalentes
Vetores de Polarização
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O Campo de estudo da Química
A Química é uma ciência que tem como principais atividades:
-Estudar as propriedades dos materiais e suas transformações;
-Explicar por que os materiais têm essas propriedades e por que podem
ou não se transformar em outros.
Ricardo Rollo – Editora Abril
A formação da ferrugem é um exemplo clássico de transformação de um
material em outro.
A ferrugem é o material resultante da
transformação do ferro em contato
com o ar úmido.
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Como a Química evolui?
Um pouco de História da Química
Regis Filho – Editora Abril
Acredita-se que a Química teve sua origem na Alquimia
(sec. XIV dC). A Alquimia não é reconhecida como ciência,
pois misturava aspectos místicos e materiais. Porém, levou
à descoberta de vários materiais, ao desenvolvimento de
equipamentos e à elaboração de técnicas experimentais na
busca de seus dois grandes objetivos: a transmutação
(transformação de metais em ouro) e a imortalidade.
Pedro Rubens – Editora Abril
Nos séculos XVI e XVII muitas explicações incorretas do ponto de vista da
ciência moderna ainda eram adotadas, como por exemplo a teoria do FLOGISTO,
que pretendia explicar a perda de massa observada quando certos materiais
queimavam.
Somente no século XVII, com a formulação da lei da
conservação da massa pelo químico Lavoisier a
alteração da massa nas combustões foi explicada de
acordo com as leis científicas.
A Química avança quando leis e teorias são abandonadas ou reformuladas
pela descoberta de novos fatos.
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Propriedades dos materiais
Substâncias Químicas e Misturas
Substância química é um material com propriedades muito bem
definidas e que se mantêm constantes em qualquer amostra
material.
Algumas das propriedades que permitem caracterizar uma substância
são: ponto de fusão; ponto de ebulição; densidade e
solubilidade.
Misturas são sistema formados por mais de uma substância e,
em razão disso, suas propriedades variam.
Substância
química
Mistura
Propriedades dos materiais
Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição
Líquido (L)
FUSÃO
S+L
Sólido (S)
Ebulição é a mudança do estado
líquido para o gasoso. Ponto de
ebulição é a temperatura em que
esta mudança ocorre.
Temperatura
Temperatura
Fusão é a mudança do estado
sólido para o líquido. Ponto
de fusão é a temperatura em
que esta mudança ocorre.
EBULIÇÃO
Gasoso (G)
L+G
Líquido (L)
Tempo
Tempo
A temperatura se mantém constante durante as mudanças de estado
físico de uma substância.
Propriedades dos materiais
Densidade e Solubilidade
Densidade (d) é a razão
entre a massa (m) e o volume
(v) de um corpo.
d = m/v
O que é mais “pesado”: o
chumbo ou o isopor?
Se compararmos uma porção de
mesmo volume de cada um dos
materiais, veremos que:
Chumbo
V=20,0 cm3
m=226,0g
Isopor
V=20,0 cm3
m=0,60g
Num mesmo volume a massa de
chumbo é maior que a do isopor, ou
seja, o chumbo é mais denso.
Solubilidade é a capacidade
que uma substância tem de se
dissolver em outra, em certa
pressão e temperatura.
Soluto é a substância capaz de se
dissolver em outra.
Solvente é a substância que dissolve
outra.
Solução é o nome dado à mistura de
soluto e solvente.
Desafio: a solubilidade do sulfato de
alumínio em água a 20ºC é de 26,6 g
por 100 g de água. Dispondo de 20 g
de uma amostra desta substância e 50
g de água, como, por meio da
SOLUBILIDADE, poderíamos
determinar se amostra é pura?
Sistemas Homogêneos e
Heterogêneos
Chamamos de sistema a parte do ambiente que está sendo
estudada cientificamente.
Chamamos de fase um material (substância ou mistura) que
tem um aspecto visual uniforme.
água mineral
Sistema heterogêneo: é aquele
constituído por mais de uma fase.
Ex.: 1) água +gelo; 2) água +
areia.
chá com gelo
Claudio Pinheiro – Editora Abril
Sheila Oliveira – Editora Abril
Sistema homogêneo: é aquele
constituído por uma única fase.
Ex.: 1) água +álcool; 2) ar não
poluído.
Separação de Misturas
Heterogêneas
A separação de misturas consiste na utilização de diferentes
métodos para obter substâncias puras ou com grau de pureza
elevado.
Separação de Misturas Heterogêneas
Editora Abril
1) Decantação (sólido + líquido):
deixa-se a mistura em repouso para
que o sólido se deposite no fundo do
recipiente. Retira-se o líquido
inclinando o frasco ou usando um
sifão.
Sistema água + areia
2) Decantação (líquido + líquido):
deixa-se ocorrer a separação das
fases; em seguida, retira-se uma
delas, usando um funil de separação.
Funil de separação
utilizado para
separar dois líquidos
imiscíveis.
Separação de Misturas
Heterogêneas
Separação de Misturas Heterogêneas
3) Filtração (Sólido + Líquido):
a mistura passa por um filtro (ex.:
papel, algodão, areia) que retém o
componente sólido e permite a
passagem do líquido.
4) Filtração (Sólido + Gás): a
mistura passa por um filtro que
retém o componente sólido e
permite a passagem do gás.
b a s tã o d e vid ro
s u p o rte
m is tu ra
fu n il c o m p a p e l d e filtro
re s íd u o
filtra d o
Os filtros de ar utilizados em
automóveis têm a função de
reter o material particulado
presente no ar que
alimentará a combustão.
Separação de Misturas
Heterogêneas
Separação de Misturas Heterogêneas
I- coloca-se a mistura em água
para dissolver o sal;
II – filtra-se a mistura para a
retenção da areia no filtro;
III – evapora-se a água do filtrado
para a obtenção do sal.
6) Separação magnética: é usada
quando um dos componentes da
mistura é atraído por um imã.
Ex.: Separação de limalhas de
ferro de enxofre em pó
utilizando um imã.
Claudio Pedroso
5) Dissolução Fracionada: este
processo é utilizado quando um
dos sólidos da mistura é solúvel em
determinada substância e os
demais componentes não.
Ex.: separação da mistura
areia + sal
Separação de Misturas Homogêneas
(a) A mistura é aquecida num balão de
destilação. O vapor gerado passa por um
condensador (b) formado por um tubo
externo por onde circula água e um
interno, onde passa o vapor. O vapor
condensa dentro do tubo interno e é
recolhido num frasco coletor (c).
2) Destilação fracionada: separação
dos componentes de uma mistura,
baseando-se em seus pontos de
ebulição. Cada fração da mistura é
recolhida na faixa de temperatura
correspondente à sua ebulição.
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1) Evaporação e destilação
simples: processo utilizado para a
obtenção de um líquido a partir de
uma mistura contendo sólidos
dissolvidos.
Os componentes do
petróleo são obtidos
por destilação
fracionada nas torres
de destilação nas
indústrias
petroquímicas.
b
a
c
3) Liquefação fracionada: consiste
na separação dos componentes de uma
mistura gasosa, baseando-se em seus
pontos de liquefação. Ex.: liquefação
fracionada do ar atmosférico.
Polaridade de Ligações Covalentes
Ligação Covalente Apolar: o
par de elétrons da ligação é
compartilhado igualmente
porque os dois átomos têm a
mesma eletronegatividade.
Ex.: molécula de H2:
Ligação Covalente Polar: o par de
elétrons da ligação não é compartilhado
igualmente. O átomo mais eletronegativo
atrai com mais força os elétrons, criando-se uma carga negativa sobre ele e uma
carga positiva sobre o outro átomo.
Ex.: molécula de HBr:
Os símbolos + e - representam
as cargas resultantes da diferente
atração dos átomos pelos elétrons.
As ligações entre átomos do mesmo elemento químico são APOLARES e
entre átomos de elementos diferentes são POLARES.
Polaridade de Moléculas
Moléculas com ligações polares possuem um dipolo-elétrico. Diz-se que
estas ligações são polarizadas.
Uma ligação polarizada pode ser representada por um vetor (  ), cujo
módulo está relacionado à carga elétrica do dipolo; cuja direção é dada pela
reta que passa pelos núcleos dos átomos e cujo sentido pode ser
convencionado (por exemplo, do átomo mais eletronegativo para o menos
eletronegativo). Assim:
A polaridade de uma molécula resultará da soma dos vetores de
polarização de suas ligações, o que dependerá de sua geometria.
HCl
H – Cl
(linear)
 ≠0 molécula polar
CO2
O=C=O
(linear)   =0 molécula apolar
H
H 2O
O
H
(angular)  ≠0 molécula polar
Moléculas com vetor
resultante nulo são
apolares, enquanto
moléculas com
vetor resultante não
nulo são polares.